RU2652109C1 - Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива - Google Patents
Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652109C1 RU2652109C1 RU2016150211A RU2016150211A RU2652109C1 RU 2652109 C1 RU2652109 C1 RU 2652109C1 RU 2016150211 A RU2016150211 A RU 2016150211A RU 2016150211 A RU2016150211 A RU 2016150211A RU 2652109 C1 RU2652109 C1 RU 2652109C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- peat
- pressing
- fuel
- matrix
- automated control
- Prior art date
Links
- 239000003415 peat Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000003825 pressing Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 15
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract 1
- 238000004801 process automation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10F—DRYING OR WORKING-UP OF PEAT
- C10F7/00—Working-up peat
- C10F7/04—Working-up peat by moulding
- C10F7/06—Briquetting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Изобретение раскрывает способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива, включающий измерение влажности, температуры, расхода сырья и последующее сравнение измеренных данных с значениями, заданными на микроконтроллере, при этом дополнительно включает в себя автоматическое измерение и регулирование давления прессования, скорости движения, а также времени выдержки материала в матричном (прессующем) канале. Технический результат - повышение качества топлива, снижение энергетических затрат на производство продукции, увеличение срока службы матричных элементов прессового оборудования. 1 ил., 4 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к торфоперерабатывающей промышленности, а именно к оборудованию для производства прессованных брикетов из торфа и торфодревесных композиций, которые предназначены для сжигания в быту, в котлоагрегатах коммунально-бытового назначения, на теплоэлектростанциях, в топках железнодорожных вагонов.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ автоматического управления процессом производства биотоплива из древесного сыпучего сырья (Патент на изобретение RU 2369632, опубл. 10.10.2009), включающий его измельчение, обработку измельченных отходов перегретым водяным паром с температурой до 300°С в режиме фильтрации и последующее прессование, который заключается в том, что измеряют температуру и влажность готового продукта на выходе из пресса, сравнивают полученные значения температуры и влажности пеллет на выходе из пресса с номинальными значениями, заданными на микроконтроллере, управляющие сигналы которого поступают на исполнительные механизмы, обеспечивающие изменение скорости вращения прессующих вальцов и соответственное регулирование подачи сырья по контуру регулирования температуры матрицы пресса, а также на исполнительный механизм, обеспечивающий подачу перегретого пара в смеситель по контуру регулирования влажности пеллет.
Недостатками изобретения являются низкое качество топлива, высокие энергетические затраты на производство продукции, малый срок службы матричных элементов прессового оборудования.
Технический результат - повышение качества топлива, снижение энергетических затрат на производство продукции, увеличение срока службы матричных элементов прессового оборудования.
Технический результат достигается тем, что способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива, включающий измерение влажности, температуры, расхода сырья и последующее сравнение измеренных данных с значениями, заданными на микроконтроллере, дополнительно включает в себя автоматическое измерение и регулирование давления прессования, скорости движения, а также времени выдержки материала в матричном (прессующем) канале.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена принципиальная схема способа автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива.
Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива включает в себя автоматическое измерение влажности 1, расхода 2 и температуры торфяного сырья 3, давления прессования 4, скорости движения 5 и времени выдержки материала в матричном канале 6, прием и обработку измерительных сигналов 7, сравнение измеренных и установленных оператором значений 8, формирование и вывод управляющих сигналов 9, прямое регулирование температуры сырья 10, скорости движения материала в матричном канале 11, расхода торфяного сырья 12, а также косвенное регулирование влажности 13, давления прессования 14 и времени выдержки материала в матричном канале 15.
Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива осуществляется следующим образом.
Автоматизированная измерительная система, состоящая из измерительных приборов, датчиков и линий связи, в режиме реального времени фиксирует влажность 1, расход 2 и температуру торфяного сырья 3, давление прессования 4, скорость движения 5 и время выдержки материала в матричном канале 6, после чего осуществляется передача и цифровая обработка измерительного сигнала 7. В цифровом виде выполняется сравнение значений 8, измеренных на этапах 1-6, с значениями, установленными оператором в качестве номинальных. На основе сравнительного анализа 8 с учетом величины и направления отклонений результатов измерений 1-6 от номинальных значений формируются управляющие сигналы 9 по трем направлениям воздействий: прямое регулирование температуры сырья 10, скорости движения материала в матричном канале 11 и расхода торфяного сырья 12, которые поступают на соответствующие исполнительные механизмы для практической реализации сигнала 9. При этом за счет регулирования температуры сырья 10 обеспечивается косвенное управление влажностью 13, контроль и изменение скорости движения материала в матричном канале 11 позволяет косвенно регулировать давление прессования 14, а управление расходом торфяного сырья 12 обеспечивает косвенное регулирование временем выдержки материала в матричном канале 15. В свою очередь давление прессования, влажность торфа и время выдержки материала в матричном канале формируют конечные физико-механические свойства торфяного топлива, определяют его качество и энергозатраты на изготовление (см. Наумович В.М. - «Теоретические основы брикетирования торфа», Минск: Издательство АН БССР, 1960 г.; Никифоров В.А. - «Разработка торфяных месторождений и механическая переработка торфа», Минск: Выш. Школа, 1979 г.). Реализация предлагаемого способа автоматизированного управления процессом прессования обеспечивает автоматизированный контроль и регулировку давления прессования, влажности торфа и времени выдержки материала в матричном канале, позволяет поддерживать значения отмеченных параметров на оптимальном уровне, значительно повысить качество топлива, избежать неэффективных и аварийных режимов работы оборудования и за счет этого минимизировать уровень брака на производстве, снизить энергетические затраты на изготовление топлива и повысить безопасность производственного процесса.
Ниже представлен пример практической реализации способа автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива.
Пример. Производство торфяного топлива осуществляется в виде пеллет с диаметром d=8 мм на двухвалковом грануляторе с вращающейся цилиндрической матрицей. Сушка сырья перед прессованием проводится в барабанной сушилке непрерывного действия при температуре теплоносителя на входе 160-210°С, на выходе 120-150°С.
Оператор линии переработки торфа задает номинальные значения давления прессования p, времени выдержки t и влажности торфяного топлива w, после чего включает технологическую линию. Основой для выбора отмеченных параметров p, t и w является расчет, реализуемый с использованием специализированного программного обеспечения (напр. Свид-во об офиц. регистр, прог. для ЭВМ RU 2016612614), которое позволяет в автоматическом режиме с высокой точностью прогнозировать характеристики получаемого топлива и необходимые условия для его изготовления.
После запуска технологической линии с интегрированной системой автоматизированного управления процессом прессования торфа от измерительного оборудования на блок обработки информации в режиме реального времени поступает поток фактических значений управляемых и контролируемых параметров: влажность w, расход G и температура T торфяного сырья, давление прессования p, скорость движения υ и время выдержки t материала в матричном канале.
Далее осуществляется сравнение измеренных значений давления прессования p, времени выдержки t и влажности торфяного топлива w с значениями, заданными оператором в качестве номинальных. Для этого производится расчет относительного отклонения δ, характеризующего процентное расхождение фактически измеренных значений от номинальных:
где δp - относительное отклонение давления прессования от номинального значения, δt - относительное отклонение времени выдержки в матричном канале от номинального значения, δw - относительное отклонение влажности торфяного сырья от номинального значения, pном, tном и wном - номинальные (заданные) значения параметров, pизм, tизм и wизм - текущие (измеренные) значения параметров.
В случае положительного значения относительного отклонения, определяющего наличие разности между измеренной и исходно заданной величиной, выполняется определение направления отклонения параметра: в область положительных или отрицательных значений. С его учетом осуществляется прямая регулировка параметров технологического процесса по следующим зависимостям
Туст:=(1±δw)⋅Тизм,
Gуст:=(1±δt)⋅Gизм,
υуст:=(1±δр)⋅υизм,
где Тизм, Gизм, υизм - текущие (измеренные) значения параметров; Туст, Gycт, υуст - вновь задаваемые значения параметров.
За счет отмеченного регулирования параметров Т, G и υ обеспечивается косвенное регулирование давления прессования p, времени выдержки материала в матричном канале t и влажность торфяного топлива w.
В таблице 1 приведены экспериментальные данные, отражающие условия производства и основные физико-механические характеристики торфяных пеллет, изготовленных с применением автоматизированного способа управления процессом прессования.
Опыт №1. Первый опыт характеризует работу технологической линии по производству топлива до начала включения автоматизированной системы управления процессом прессования. При проведении первого опыта температура торфяного сырья в сушильной камере составляла Т=210°С, суммарный расход торфа через пресс-гранулятор соответствовал G=1810 кг/ч, скорость движения материала в матричном канале равнялась υ=25⋅10-3 м/с. При этих значениях наблюдаются наименьшие плотность ρ=1010 кг/м3, прочность сжатия топлива σсж=2,6 МПа, ресурс матриц R=1720 ч и наибольшие энергозатраты Е=83 кВт⋅ч/т из всей серии выполненных экспериментов.
Опыт №2. Во втором опыте оператором выполнен расчет с использованием запатентованного программного обеспечения (Свид-во об офиц. регистр, прог. для ЭВМ RU 2016612614), в результате которого определена оптимальная влажность прессования торфяного топлива w=12%. Значение влажности w=12% установлено оператором на микроконтроллере в качестве номинального, после чего осуществлен запуск автоматизированной системы управления процессом прессования. Через 13 минут значение температуры торфа в сушильной камере установилось на уровне Т=170°С, а влажность w составила 12% и поддерживалась системой на протяжении всего опыта. При этом в результате работы автоматизированной системы управления процессом прессования во втором опыте увеличились плотность и прочность сжатия топлива до значений ρ=1170 кг/м3, σсж=3,8 МПа, а также снизились энергозатраты, которые составили Е=71 кВт⋅ч/т.
Опыт №3. В третьем опыте аналогично опыту №2 оператором выполнен расчет оптимального давления прессования торфяного топлива p=120 МПа, которое установлено в качестве номинального значения. Через 2 минуты скорость движения материала в матричном канале уменьшилась до υ=18⋅10-3 м/с, а давление прессования установилось на уровне p=120 МПа. В результате изменения в третьем опыте скорости υ и давления прессования p, при сохранении прочих показателей технологического процесса на неизменном уровне, снизились энергозатраты E на 12 кВт⋅ч/т и увеличился ресурс матричных элементов до R=2200 ч.
Опыт №4. В последнем опыте оператор произвел расчет оптимального значения времени выдержки торфяного сырья t в матричном канале. Значение t составило 0,18 с и было принято и установлено в качестве номинального. В течение 4 минут расход торфа через пресс-гранулятор уменьшался, а на 5-й минуте установился на значении G=1320 кг/ч. Этому значению соответствовало время выдержки t=0,18 с. В результате изменения расхода G и времени выдержки t в четвертом опыте дополнительно увеличились плотность и прочность сжатия топлива до значений ρ=1210 кг/м3, σсж=4,2 МПа, повысился ресурс матричных элементов до R=2440 ч, а также снизились энергозатраты, которые составили Е=52 кВт⋅ч/т.
Claims (1)
- Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива, включающий измерение влажности, температуры, расхода сырья и последующее сравнение измеренных данных с значениями, заданными на микроконтроллере, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя автоматическое измерение и регулирование давления прессования, скорости движения, а также времени выдержки материала в матричном (прессующем) канале.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016150211A RU2652109C1 (ru) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016150211A RU2652109C1 (ru) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2652109C1 true RU2652109C1 (ru) | 2018-04-25 |
Family
ID=62045865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016150211A RU2652109C1 (ru) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2652109C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2721560C1 (ru) * | 2019-11-20 | 2020-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук | Способ производства топливных гранул из мороженного торфа |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2476120A1 (fr) * | 1980-02-18 | 1981-08-21 | Carpinelli Cheminees | Procede de fabrication d'un materiau combustible naturel |
| EA010323B1 (ru) * | 2004-07-07 | 2008-08-29 | Солсис Лимитид | Топливный продукт и способ его изготовления |
| RU2369632C1 (ru) * | 2008-05-12 | 2009-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" | Способ автоматического управления процессом производства биотоплива из древесного сыпучего сырья |
| RU2413755C1 (ru) * | 2010-02-24 | 2011-03-10 | Владимир Ильич Кормилицын | Топливный элемент - брикет, гранула |
-
2016
- 2016-12-20 RU RU2016150211A patent/RU2652109C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2476120A1 (fr) * | 1980-02-18 | 1981-08-21 | Carpinelli Cheminees | Procede de fabrication d'un materiau combustible naturel |
| EA010323B1 (ru) * | 2004-07-07 | 2008-08-29 | Солсис Лимитид | Топливный продукт и способ его изготовления |
| RU2369632C1 (ru) * | 2008-05-12 | 2009-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" | Способ автоматического управления процессом производства биотоплива из древесного сыпучего сырья |
| RU2413755C1 (ru) * | 2010-02-24 | 2011-03-10 | Владимир Ильич Кормилицын | Топливный элемент - брикет, гранула |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2721560C1 (ru) * | 2019-11-20 | 2020-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук | Способ производства топливных гранул из мороженного торфа |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103708743B (zh) | 制备电石冶炼原料的方法 | |
| US20140271971A1 (en) | Device to produce briquettes | |
| CN203090868U (zh) | 一种褐煤的粉煤造粒装置 | |
| CN103041745B (zh) | 一种褐煤的粉煤造粒方法及其设备 | |
| JPWO2017014028A1 (ja) | バイオマス燃料の製造方法 | |
| RU2652109C1 (ru) | Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива | |
| AU2012269741A1 (en) | A process for drying material and dryer for use in the process | |
| Wu et al. | Vibration-assisted compaction of biomass | |
| Ciolkosz et al. | Farm-scale biomass pelletizer performance for switchgrass pellet production | |
| RU2369632C1 (ru) | Способ автоматического управления процессом производства биотоплива из древесного сыпучего сырья | |
| Voicea et al. | Theoretical and experimental research on the process of biomass briquetting | |
| US20190233753A1 (en) | Pretreatment of fiberous biomass | |
| CN109942263A (zh) | 一种新型煤矸石砌块 | |
| CN104250088A (zh) | 一种蒸压粉煤灰砖的制造方法 | |
| AU2012269743B2 (en) | Process for upgrading low rank carbonaceous material | |
| JP2014201722A (ja) | 炭化物の製造方法、及び炭化物の品質検査方法 | |
| KR101499317B1 (ko) | 제철소 부산물을 이용한 브리켓 제조방법 | |
| CN207192803U (zh) | 一种制备电石的系统 | |
| CN203799195U (zh) | 一种水泥生料质量模糊控制系统 | |
| KR20200069865A (ko) | 식물성 오일 부산물과 고효율 압축성형기술을 이용한 화력발전소 석탄 대체용 고열량 바이오매스 성형연료 및 이의 제조방법 | |
| JP2015171690A (ja) | 熱分解システム及び炭化汚泥の製造方法 | |
| EA029596B1 (ru) | Способ изготовления гипсового вяжущего | |
| JP2015044919A (ja) | 下水汚泥の固形燃料化方法及びその装置 | |
| RU2814587C1 (ru) | Способ получения железосодержащих брикетов | |
| RU2437921C1 (ru) | Способ получения брикетов из углеродосодержащих материалов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181221 |